彈性髓內(nèi)釘治療學(xué)齡前兒童股骨干長(zhǎng)螺旋形骨折：有限元、生物力學(xué)及臨床研究.pdf

1、股骨干長(zhǎng)螺旋形骨折，即骨折斜面長(zhǎng)度大于骨折部位股骨直徑2倍以上的股骨干螺旋形骨折，是一種以長(zhǎng)度不穩(wěn)定為主要特點(diǎn)的特殊骨折類型，多由高能暴力引起。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平提升，兒童出行和各種活動(dòng)增加，交通事故等高能旋轉(zhuǎn)暴力因素所導(dǎo)致的兒童股骨干長(zhǎng)螺旋形骨折發(fā)病率逐年增加，如何治療成為小兒骨科研究和爭(zhēng)論的熱點(diǎn)。得益于手術(shù)方式、固定技術(shù)的突破，使得兒童股骨干骨折的治療不再局限于牽引和石膏固定，從而獲得更加快速可靠的治愈。特別是法國(guó)醫(yī)生 Metaize

2、au、Prévot發(fā)明的彈性髓內(nèi)釘技術(shù)（ESIN），經(jīng)過(guò)近40年來(lái)的全球廣泛實(shí)踐證明，被公認(rèn)為治療兒童長(zhǎng)骨干骨折的首選治療方式。然而大部分研究認(rèn)為ESIN方法僅適用于7-14歲兒童的股骨干橫形或短斜形骨折，并不推薦用于長(zhǎng)螺旋形這樣的長(zhǎng)度不穩(wěn)定型骨折。主要理由有以下兩方面：1.學(xué)齡前兒童骨骼重塑能力強(qiáng)，ESIN技術(shù)相較非手術(shù)治療優(yōu)勢(shì)不明顯；2.長(zhǎng)螺旋形骨折穩(wěn)定性差、易旋轉(zhuǎn)，可能造成更高并發(fā)癥幾率。
　　本課題組認(rèn)為學(xué)齡前兒童（2-7

3、歲）同樣有著快速康復(fù)的需求，前期本課題組已經(jīng)開(kāi)展了ESIN治療學(xué)齡前兒童股骨干長(zhǎng)螺旋形骨折的臨床探討性試用，初步隨訪結(jié)果證實(shí)能獲得良好的臨床效果。但目前國(guó)內(nèi)外對(duì)該方法治療股骨干長(zhǎng)螺旋形骨折置釘方法及穩(wěn)定機(jī)制研究較少。
　　研究目的：采用“有限元模擬”、“離體生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)”等方法，比較不同彎釘置釘方式對(duì)于治療后股骨整體力學(xué)性能的影響，分析ESIN對(duì)骨折的固定機(jī)制并優(yōu)化置釘方法；通過(guò)回顧性病例比較研究，比較ESIN治療兩種類型骨折（長(zhǎng)

4、螺旋形骨折vs橫形/短斜形骨折）的臨床療效及并發(fā)癥情況，分析ESIN治療學(xué)齡前兒童股骨干長(zhǎng)螺旋形骨折的臨床效果，為該技術(shù)的臨床提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
　　研究方法：
　　一、兩種不同ESIN彎釘置釘方式治療股骨干長(zhǎng)螺旋形骨折的有限元模擬研究。①建立股骨長(zhǎng)螺旋形骨折數(shù)字模型，與彈性髓內(nèi)釘模型組合后進(jìn)行網(wǎng)格劃分；②采用Abaqus軟件，比較“骨折頂點(diǎn)置釘”和“對(duì)稱置釘”在靜力條件和模擬單足站立時(shí)的應(yīng)力分布及其特點(diǎn)；③采用模擬四點(diǎn)彎曲、旋

5、轉(zhuǎn)、負(fù)重等載荷，比較兩種彎釘置釘方法修復(fù)后股骨的抗彎曲、抗旋轉(zhuǎn)及抗壓縮剛度。
　　二、兩種不同ESIN彎釘置釘方式及尾帽治療股骨干長(zhǎng)螺旋形骨折的生物力學(xué)研究。①標(biāo)準(zhǔn)化股骨干長(zhǎng)螺旋形骨折人工股骨24根，隨機(jī)分為4個(gè)實(shí)驗(yàn)組（n=6），橫形骨折人工股骨3根，設(shè)為對(duì)照組；②實(shí)驗(yàn)組分別采用“骨折頂點(diǎn)置釘（VN）”、“骨折頂點(diǎn)置釘+尾帽（VN+EC）”、“對(duì)稱置釘（SN）”、“對(duì)稱置釘+尾帽（SN+EC）”固定方式，橫形骨折對(duì)照組（Con）進(jìn)

6、行傳統(tǒng)對(duì)稱置釘固定，不加尾帽；③采取重復(fù)測(cè)量方法，分別進(jìn)行四點(diǎn)彎曲、扭轉(zhuǎn)、0°及9°壓縮實(shí)驗(yàn)；④觀察比較各組間股骨整體的各向抗彎曲剛度、旋轉(zhuǎn)剛度及壓縮剛度。
　　三、ESIN治療學(xué)齡前兒童股骨干兩種類型骨折（長(zhǎng)螺旋形骨折vs橫形/短斜行骨折）的臨床比較研究。隨訪本課題組2009年1月至2015年3月采用ESIN治療學(xué)齡前兒童（2-7歲）股骨干長(zhǎng)螺旋形骨折21例，并將其與同期收治、采用ESIN治療的59例橫形/短斜行骨折患兒比較，分

7、析兩組病例一般資料、手術(shù)時(shí)間、術(shù)中出血、住院費(fèi)用、骨折愈合時(shí)間、負(fù)重時(shí)間及并發(fā)癥情況。
　　研究結(jié)果：
　　一、通過(guò)收斂性檢驗(yàn)和模型驗(yàn)證表明所建模型有效。應(yīng)力云圖顯示在負(fù)重位時(shí)，骨折頂點(diǎn)置釘組較對(duì)稱置釘組在皮質(zhì)與彈性髓內(nèi)釘接觸部位提供支撐力更大（7.54 MPa vs5.33 MPa），同時(shí)骨折線周圍應(yīng)力分布為均勻，但彈性髓內(nèi)釘釘尾殘存應(yīng)力亦更大（177.29MPa vs156.22MPa）。有限元模擬加載結(jié)果顯示骨折頂點(diǎn)置

8、釘較對(duì)稱置釘能有效提高股骨抗旋轉(zhuǎn)能力，其中內(nèi)旋剛度提高175％（0.22 Nm/°vs0.08 Nm/°），內(nèi)旋剛度提高92%（0.27 Nm/°vs0.14 Nm/°），此外骨折頂點(diǎn)置釘抗壓縮性能也具有優(yōu)勢(shì)。
　　二、通過(guò)體外生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，VN+EC組抗反屈、抗內(nèi)翻剛度分別為1.79±0.19 Nm/mm，1.12±0.22 Nm/mm，較其他各組更具優(yōu)勢(shì)。骨折頂點(diǎn)置釘在抗旋轉(zhuǎn)方面較對(duì)稱置釘組及對(duì)照組更強(qiáng)，并且加裝尾帽后這一

9、作用進(jìn)一步增強(qiáng)。9°模擬生理位置和0°軸向壓縮時(shí)，EN+EC組治療股骨干長(zhǎng)螺旋形骨折能提供與橫形骨折對(duì)照組相似的抗壓縮剛度（514.70±32.86vs504.55±25.22，294.99±23.91 vs298.18±17.33，Nm/mm），并顯著優(yōu)于其他各組。
　　三、本研究納入ESIN治療學(xué)齡前兒童股骨干骨折80例（81肢），其中長(zhǎng)螺旋形骨折21例（22肢），平均年齡4.0±1.37歲，平均隨訪17個(gè)月（12~30個(gè)月）

10、。平均骨折臨床愈合時(shí)間7.6±1.4周，平均完全負(fù)重時(shí)間為12.1±1.6周。全部病例于術(shù)后6~10月骨折愈合后拔除彈性髓內(nèi)釘。隨訪檢查時(shí)絕大多數(shù)患兒雙下肢等長(zhǎng)，步態(tài)正常，膝關(guān)節(jié)活動(dòng)正常、無(wú)疼痛；8例（長(zhǎng)螺旋形骨折3例）出現(xiàn)有針尾皮膚過(guò)敏“激惹”現(xiàn)象，拔除髓內(nèi)釘后很快自愈；3例（長(zhǎng)螺旋形骨折1例）出現(xiàn)患肢超過(guò)1cm過(guò)度生長(zhǎng)。所有病例均未發(fā)現(xiàn)斷釘退釘、骨髓炎、骨骺損傷、術(shù)后再移位及拔釘后再骨折、骨不連現(xiàn)象。
　　結(jié)論：采用ESIN治